शिक्षा के लिए मिश्रित वास्तविकता (एमआरई) कार्यान्वयन और इंजीनियरिंग के लिए ऑनलाइन कक्षाओं में परिणाम
Summary
इस काम में, एमआरई नामक एक मिश्रित वास्तविकता प्रणाली विकसित की गई थी ताकि छात्रों को ऑनलाइन कक्षाओं के पूरक प्रयोगशाला प्रथाओं को विकसित करने में मदद मिल सके। 30 छात्रों के साथ एक प्रयोग किया गया था; 10 छात्रों ने एमआरई का उपयोग नहीं किया, 10 ने एमआरई का उपयोग किया, और 10 ने शिक्षक प्रतिक्रिया के साथ एमआरई का उपयोग किया।
Abstract
कोविड-19 महामारी ने कई उद्योगों को बदल दिया है, कुछ क्षेत्रों को सशक्त बनाया है और कई अन्य को गायब कर दिया है। शिक्षा क्षेत्र बड़े बदलावों से मुक्त नहीं है; कुछ देशों या शहरों में, कक्षाओं को कम से कम 1 वर्ष के लिए 100% ऑनलाइन पढ़ाया जाता था। हालांकि, कुछ विश्वविद्यालय करियर को सीखने के पूरक के लिए प्रयोगशाला प्रथाओं की आवश्यकता होती है, खासकर इंजीनियरिंग क्षेत्रों में, और केवल सैद्धांतिक पाठ ऑनलाइन होने से उनके ज्ञान पर असर पड़ सकता है। इस कारण से, इस काम में, शिक्षा के लिए मिश्रित वास्तविकता (एमआरई) नामक एक मिश्रित वास्तविकता प्रणाली विकसित की गई थी ताकि छात्रों को ऑनलाइन कक्षाओं के पूरक के लिए प्रयोगशाला प्रथाओं को विकसित करने में मदद मिल सके। 30 छात्रों के साथ एक प्रयोग किया गया था; 10 छात्रों ने एमआरई का उपयोग नहीं किया, 10 ने एमआरई का उपयोग किया, और 10 ने शिक्षक प्रतिक्रिया के साथ एमआरई का उपयोग किया। इसके साथ, शिक्षा क्षेत्र में मिश्रित वास्तविकता के फायदे देखे जा सकते हैं। परिणाम बताते हैं कि एमआरई का उपयोग इंजीनियरिंग विषयों में ज्ञान में सुधार करने में मदद करता है; छात्रों ने इसका उपयोग नहीं करने वालों की तुलना में 10% से 20% ग्रेड के साथ योग्यता प्राप्त की। इन सबसे ऊपर, परिणाम आभासी वास्तविकता प्रणालियों का उपयोग करते समय प्रतिक्रिया के महत्व को दिखाते हैं।
Introduction
शिक्षा क्षेत्र में प्रौद्योगिकी हमेशा मौजूद रही है; कक्षाओं को पढ़ाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में गहरा परिवर्तन हुआ है। हालांकि, छात्रों और शिक्षकों के लिए आमने-सामने कक्षाएं पसंदीदा विकल्प बनी हुई हैं। जब महामारी आई, तो इसने सभी क्षेत्रों को बदल दिया, और शिक्षा कोई अपवाद नहीं थी। 2018 में, महामारी से पहले, डिग्री का अध्ययन करने वाले केवल 35% छात्रों ने कम से कम एक कक्षा ऑनलाइन लेने की सूचना दी थी; यही है, 65% छात्रों ने व्यक्तिगतरूप से 1 में अपनी पढ़ाई पूरी की। अप्रैल 2020 तक, सरकारी आदेश (मैक्सिकन) द्वारा, सभी सार्वजनिक और निजी स्कूलों को आमने-सामने कक्षाओं को पढ़ाने से प्रतिबंधित किया गया था; इस कारण 100% छात्रों को दूरस्थ कक्षाएं लेनी पड़ीं। वीडियो कॉलिंग, कक्षाएं तैयार करने, होमवर्क प्रबंधन आदि के लिए उपकरणों का उपयोग करके कार्य करने वाले विश्वविद्यालय पहले थे। यह समझ में आता है, क्योंकि विश्वविद्यालय की उम्र के लोग (18 से 25 वर्ष के बीच) ऐसे लोग हैं जो जन्म से प्रौद्योगिकी के संपर्क में हैं।
कुछ वर्गों को पूरी तरह से आभासी रूप से अनुकूलित किया जा सकता है; हालांकि, प्रयोगशाला प्रथाएं दूरस्थ रूप से प्रदर्शन करने के लिए जटिल हैं, और छात्रों के पास आवश्यक सामग्री नहीं है, जो अक्सर महंगी होती है। ज्ञान की गुणवत्ता पर ऑनलाइन कक्षाओं का प्रभाव स्पष्ट नहीं है, और कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि ऑनलाइन पाठ्यक्रम आम तौर पर इन-पर्सन कोर्सवर्क2 की तुलना में खराब छात्र प्रदर्शन देते हैं। लेकिन एक बात निश्चित है, प्रयोगशाला प्रथाओं को पूरा नहीं करना जो छात्रों को उद्योग में अनुभव करने के करीब लाते हैं, उनके पेशेवर प्रदर्शन को नकारात्मक रूप से प्रभावित करेंगे। इसलिए, इंजीनियरिंग 3,4,5 के वर्तमान शिक्षण में वास्तविक पैमाने के अनुभवों का महत्व आवश्यक हो जाता है। इन कारणों से, इन समस्याओं को कम करने के लिए नई तकनीकों का उपयोग किया जा रहा है। इनमें वर्चुअल रियलिटी (वीआर), ऑगमेंटेड रियलिटी (एआर), और मिक्स्ड रियलिटी (एमआर) शामिल हैं। यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि वीआर एक ऐसी तकनीक है जो पूरी तरह से इमर्सिव डिजिटल वातावरण के निर्माण की अनुमति देती है, जबकि एआर वास्तविक दुनिया के वातावरण में आभासी वस्तुओं को ओवरले करता है। दूसरी ओर, एमआर न केवल आभासी वस्तुओं का उपयोग करता है, बल्कि इन वस्तुओं को वास्तविक दुनिया में लंगर डालता है, जिससे उनके साथ बातचीत करना संभव हो जाता है। इस प्रकार, एमआर वीआर और एआर6 का एक संयोजन है। दूसरी ओर, कुछ संगठनों ने दूरस्थ प्रयोगशालाओं को विकसित करने के प्रयास भी किए हैं, जहां वास्तविक उपकरण मौजूद हैं लेकिनदूरस्थ रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
एमआर शब्द 1994 का है; हालांकि, पिछले 5 वर्षों में, इसने विशेष महत्व लिया है, बड़ी कंपनियों के लिए धन्यवाद जिन्होंने विकासशील वातावरण पर अपने प्रयासों पर ध्यान केंद्रित किया है, जैसे कि मेटवर्स6। एमआर विभिन्न क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है; सबसे आम में से दो प्रशिक्षण और शिक्षा हैं। प्रशिक्षण एमआर के महान ड्राइवरों में से एक रहा है; किसी कंपनी के लिए नए कर्मचारियों को प्रशिक्षित करने के लिए उत्पादन लाइन को रोकना या खतरनाक वातावरण में बहुत महंगा है, और क्षेत्र में प्रशिक्षण लेना आसान नहीं है। शिक्षा बहुत पीछे नहीं है; यद्यपि आमने-सामने की कक्षाएं बहुत कम बदल गई हैं, लेकिन कक्षा8, 9 में एमआर को शामिल करने के लिए बहुत प्रयास किए गए हैं। शिक्षा के लिए, पेशेवर करियर हैं जहां पूर्ण प्रशिक्षण के लिए प्रयोगशाला प्रथाओं को पूरा करना आवश्यक है। कई मौजूदा अध्ययन और अनुसंधान चिकित्सा में हैं, जिसमें वीआर, एआर और एमआर महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। कई पेपर बताते हैं कि एमआर सर्जिकल और चिकित्सा विषयों में पारंपरिक शिक्षण विधियों को कैसे पार करता है, जहां अभ्यास10,11,12,13,14 के छात्रों के विकास के लिए एक स्पष्ट लाभ है।
हालांकि, इंजीनियरिंग के मुद्दों पर समान मात्रा में शोध नहीं है। आम तौर पर इंजीनियरिंग करियर में, एक छात्र के पास प्रथाओं द्वारा पूरक सिद्धांत कक्षाएं होती हैं। इस तरह, एमआर और वीआर पर अध्ययन हैं जो इंजीनियरिंग शिक्षाशास्त्र12 में लाभ दिखाते हैं। हालांकि, इनमें से कुछ अध्ययन पर्यावरण की जटिलता और 8,15 का उपयोग किए गए उपकरणों का विश्लेषण करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं। तांग एट अल ने एक अध्ययन तैयार किया जहां विभिन्न क्षेत्रों के छात्रों और विभिन्न ज्ञान के साथ छात्रों ने ज्यामितीय विश्लेषण और रचनात्मकता की अपनी समझ में सुधार करने के लिए एमआर का उपयोगकिया। बाद के परीक्षण में, एमआर का उपयोग करके अपनी कक्षाएं लेने वाले लोग तेजी से समाप्त हुए, जिससे यह स्पष्ट हो गया कि एमआर सकारात्मक रूप से सीखनेको प्रभावित करता है। इसके अलावा, हलाबी ने इंजीनियरिंग शिक्षा में वीआर उपकरणों के उपयोग को दिखाया। हालांकि यह एमआर नहीं है, यह उन उपकरणों को दिखाता है जिनका उपयोग शिक्षण के लिए किया जा सकता है। यह दिखाने के लिए एक वास्तविक केस स्टडी करता है कि इंजीनियरिंग कक्षाओं17 में वीआर पेश करना संभव है।
दूसरी ओर, दूरस्थ प्रयोगशालाएं (आरएल) सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर से बने तकनीकी उपकरण हैं जो छात्रों को दूरस्थ रूप से अपनी प्रथाओं को पूरा करने की अनुमति देते हैं जैसे कि वे एक पारंपरिक प्रयोगशाला में थे। आरएल को आम तौर पर इंटरनेट के माध्यम से एक्सेस किया जाता है, और आमतौर पर इसका उपयोग तब किया जाता है जब छात्रों को स्वायत्त रूप से अभ्यास में लाने की आवश्यकता होती है कि उन्होंने कितनी बार सीखा है जितना कि उन्हें18 की आवश्यकता होती है। हालांकि, कोविड-19 के आगमन के साथ, इसका उपयोग पारंपरिक प्रयोगशालाओं को बदलने और ऑनलाइन कक्षाओं18 के दौरान प्रथाओं को पूरा करने में सक्षम होने के लिए किया गया है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एक आरएल को एक भौतिक स्थान (पारंपरिक प्रयोगशाला) और तत्वों की आवश्यकता होती है जो इसे दूरस्थ रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं। वीआर के आगमन के साथ, प्रयोगशालाओं को आभासी रूप से मॉडलिंग किया गया है, और भौतिक तंत्र के माध्यम से, प्रयोगशाला के तत्वोंको नियंत्रित किया जा सकता है। हालांकि, आरएल होना बहुत महंगा है, विशेष रूप से विकासशील देशों में कई स्कूलों को बाधित करता है। कुछ अध्ययनों का उल्लेख है कि लागत $ 50,000 और $ 100,00020,21 के बीच भिन्न हो सकती है।
इसके अलावा, जब से महामारी शुरू हुई है, बदलाव जल्दी से करने पड़े हैं; आरएल के मामले में, पारंपरिक प्रयोगशालाओं को बदलने के लिए प्रत्येक छात्र के घरों में किट भेजने का प्रयास किया गया था। हालांकि, एक लागत समस्या थी, क्योंकि अध्ययनों से पता चला है कि प्रत्येक किट की लागत लगभग $ 70018,22 है। फिर भी, अध्ययनों ने महंगे और मुश्किल से प्राप्त घटकों का उपयोग किया। महामारी ने दुनिया भर में शिक्षा को प्रभावित किया, और बहुत से लोग प्रयोगशाला को स्वचालित करने या किट खरीदने के लिए हजारों डॉलर खर्च नहीं कर सके। अधिकांश अध्ययन आमने-सामने कक्षाओं पर विचार करते हैं और उन्हें एमआर के साथ पूरक करते हैं। हालांकि, हाल के वर्षों में, कोविड-19 के कारण कक्षाएं ऑनलाइन रही हैं, और केवल कुछ काम एमआर और किफायती उपकरणों23,24 का उपयोग करके आभासी कक्षाओं में सुधार दिखाते हैं।
अब तक मौजूद शोध मुख्य रूप से चिकित्सा पर केंद्रित है, जिसमें इंजीनियरिंग पर बहुत कम जानकारी है। हालांकि, बिना किसी संदेह के, हम मानते हैं कि सबसे बड़ा योगदान और अंतर यह है कि हमारा प्रयोग 6 महीने के लिए किया गया था और समान विशेषताओं वाले विषयों के साथ तुलना की गई थी जिन्होंने आभासी मॉडल का उपयोग नहीं किया था, जबकि अधिकांश पिछले कार्यों ने एकल प्रौद्योगिकियों या प्रक्रियाओं की तुलना करने के लिए छोटे प्रयोग किए थे; उन्होंने कई महीनों तक उन्हें लागू नहीं किया। इसलिए, यह पेपर सीखने में अंतर दिखाता है जिसे विश्वविद्यालय विषय में एमआर का उपयोग करके बनाया जा सकता है।
इस कारण से, यह काम इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग पर केंद्रित विश्वविद्यालयों में प्रयोगशाला प्रथाओं को पूरा करने में मदद करने के लिए एक एमआर प्रणाली के विकास और परिणामों को दर्शाता है। यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि डिवाइस की लागत को कम रखने पर विशेष जोर दिया गया है, जिससे यह सामान्य आबादी के लिए सुलभ हो सके। तीन समूह विभिन्न शिक्षण विधियों का उपयोग करते हैं, और कक्षा विषयों पर एक परीक्षा आयोजित की जाती है। इस तरह, एमआर का उपयोग करके दूरस्थ शिक्षा में विषयों को समझने पर परिणाम प्राप्त करना संभव है।
इस काम में बताई गई परियोजना को शिक्षा के लिए मिश्रित वास्तविकता (एमआरई) कहा जाता है और इसे एक मंच के रूप में प्रस्तावित किया जाता है जहां छात्र स्मार्टफोन के साथ वीआर चश्मे का उपयोग करते हैं (यानी, कोई विशेष वीआर चश्मे का उपयोग नहीं किया जाता है)। एक कार्यक्षेत्र बनाया जाता है जहां छात्र आभासी वातावरण और वास्तविक वस्तुओं के साथ बातचीत कर सकते हैं, आभासी और वास्तविक वस्तुओं के उपयोग के कारण, एक मिश्रित वास्तविकता प्रणाली। इस कार्यस्थान में एक छवि के साथ एक आधार होता है जहां सभी आभासी वस्तुओं को प्रदर्शित और इंटरैक्ट किया जाता है। बनाया गया वातावरण इंजीनियरिंग करियर के लिए इलेक्ट्रॉनिक घटकों और भौतिकी को दिखाने के लिए प्रयोगशाला प्रथाओं के संचालन पर केंद्रित है। छात्रों को प्रतिक्रिया प्रदान करने की आवश्यकता को उजागर करना महत्वपूर्ण है। इस कारण से, एमआरई एक प्रतिक्रिया प्रणाली को शामिल करता है जहां एक प्रशासक (आमतौर पर शिक्षक) देख सकता है कि गतिविधि को रेट करने के लिए क्या किया जा रहा है। इस तरह, छात्र द्वारा किए गए कार्यों पर प्रतिक्रिया दी जा सकती है। अंत में, इस काम का दायरा यह जांचना है कि ऑनलाइन कक्षाओं में एमआर का उपयोग करने में फायदे हैं या नहीं।
इसे प्राप्त करने के लिए, प्रयोग छात्रों के तीन समूहों के साथ किया गया था। प्रत्येक समूह में 10 छात्र (कुल 30 छात्र) शामिल थे। पहले समूह ने एमआरई का उपयोग नहीं किया, केवल गति संरक्षण सिद्धांत और इलेक्ट्रॉनिक घटकों पर सिद्धांत (ऑनलाइन कक्षाएं) लिया। दूसरे समूह ने फीडबैक के बिना एमआरई का उपयोग किया, और तीसरे समूह ने एक शिक्षक से प्रतिक्रिया के साथ एमआरई का उपयोग किया। यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि सभी छात्रों का एक ही स्कूल स्तर है; वे एक ही सेमेस्टर में विश्वविद्यालय के छात्र हैं और एक ही कैरियर के साथ, मेक्ट्रोनिक्स इंजीनियरिंग का अध्ययन कर रहे हैं। प्रयोग को डिग्री के दूसरे सेमेस्टर में भौतिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स का परिचय नामक एक एकल पाठ्यक्रम में लागू किया गया था; यही है, छात्र 1 वर्ष से कम समय के लिए विश्वविद्यालय में थे। इसलिए, कक्षा में शामिल विषयों को इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से बुनियादी माना जा सकता है। प्रयोग 30 छात्रों पर किया गया था, क्योंकि यह उन छात्रों की संख्या थी जिन्होंने उस कक्षा में दाखिला लिया था जहां प्रयोग को अधिकृत किया गया था। चयनित कक्षा (भौतिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स का परिचय) में सिद्धांत और प्रयोगशाला प्रथाएं थीं, लेकिन महामारी के कारण, केवल सिद्धांत कक्षाएं ही पढ़ाई जा रही थीं। छात्रों को तीन समूहों में विभाजित किया गया था ताकि यह देखा जा सके कि सामान्य शिक्षा पर प्रथाओं का क्या प्रभाव पड़ता है और क्या एमआर कक्षाएं आमने-सामने की प्रथाओं का विकल्प हो सकती हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
एमआरई प्रणाली छात्रों को इलेक्ट्रॉनिक घटकों या भौतिकी विषयों के बारे में जानने के लिए विभिन्न परिदृश्यों की अनुमति देती है। एक महत्वपूर्ण बिंदु शिक्षक द्वारा प्रतिक्रिया प्रदान करने की संभावना है।…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह अध्ययन पैनअमेरिकन यूनिवर्सिटी ग्वाडलाजारा परिसर द्वारा प्रायोजित किया गया था। हम प्रयोग में योगदान के लिए मेक्ट्रोनिक इंजीनियरिंग छात्रों को धन्यवाद देते हैं।
Materials
| MRE application for Andorid | The application was developed for the experiment, it was made by us. It is NOT public, and there are no plans for publication. | ||
| Non-slip fabric (20 x 20 cm) | |||
| Printing of our base image | |||
| Self-adhesive paper (1 letter size sheet) | |||
| Virtual Reality Glasses | Meta Quest 2 | We use the Meta Quest 2, which is a virtual reality headset with two displays of 1832 x 1920 pixels per eye, with this headset you could play video games, or try simulators with a 360 view. Also, the headset has two controls, in which the virtual hands feel like your real ones and this is thanks to the hand-tracking technology. https://www.meta.com/quest/products/quest-2/tech-specs/#tech-specs |
|
| Wooden plate (20 x 20 cm) |
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